Água e eletricidade são produzidas como subprodutos da interação química entre o gás hidrogênio e o oxigênio dentro de uma célula a combustível, que alimenta as células a combustível de hidrogênio.
Embora muitos acreditassem que a energia do hidrogénio iria desencadear uma revolução da energia limpa na década de 1990 e início de 2000, o novo mundo da energia do hidrogénio nunca foi concretizado. A infraestrutura é uma barreira significativa para a maioria das novas fontes de energia.
O alto custo de produção, a eficiência de fabricação e produção abaixo da média e as desafiadoras necessidades de armazenamento e transporte impediram células de combustível de hidrogênio sejam amplamente utilizadas em carros de consumo.
Para aqueles que podem pagar a infra-estrutura necessária para apoiá-la, a célula de combustível de hidrogénio faz mais sentido para aplicações industriais. Os benefícios e desvantagens do uso de células a combustível de hidrogênio para alimentar equipamentos de manuseio de materiais serão discutidos neste artigo.
Conteúdo
Vantagens e desvantagens do combustível de hidrogênio
| S / não. | As vantagens do combustível de hidrogênio | As desvantagens do combustível de hidrogênio |
| 1. | Versatilidade de uso As células a combustível de hidrogênio serão capazes de fornecer energia para uma variedade de aplicações estacionárias e móveis à medida que a tecnologia se desenvolve. Os veículos movidos a hidrogénio são apenas um exemplo; produtos mais pequenos, como utensílios domésticos e sistemas de aquecimento de grande escala, também poderiam utilizar hidrogénio. Em contraste com a energia baseada em bateria, que dimensiona a potência linearmente com a massa, a capacidade de armazenamento de energia (ou seja, o tanque de combustível) e o tamanho do motor são dissociados nos motores ICE, oferecendo uma liberdade de design significativa. | Extração de hidrogênio O elemento mais abundante no universo, o hidrogênio, é um gás inerte que precisa ser extraído de fontes baseadas em carbono. combustíveis fósseis ou recuperado da água por eletrólise. Essas duas operações requerem uma quantidade significativa de energia para serem concluídas. Além de cara, essa energia pode ser maior que a obtida a partir do próprio hidrogênio. Além disso, esta extracção normalmente requer a utilização de combustíveis fósseis, o que compromete as credenciais ambientais do hidrogénio na ausência de CCS. |
| 2. | Longos tempos de uso Maior eficiência no tempo de uso é fornecida pelas células a combustível de hidrogênio. Um veículo a hidrogênio pode viajar 300 milhas, que é a mesma distância que um veículo movido a combustível fóssil. Isto é melhor do que o que os veículos eléctricos (EV) já oferecem, que estão a ser desenvolvidos cada vez mais com unidades de energia de células de combustível como “extensores de autonomia”. Além disso, a temperatura externa tem pouco efeito sobre as células a combustível de hidrogênio e elas não se degradam em climas frios. O benefício é ampliado quando combinado com os períodos de carregamento rápido. | Investimento é necessário É necessário investimento para o desenvolvimento de células de combustível de hidrogénio até ao ponto em que estas sejam uma fonte de energia verdadeiramente prática. Para avançar e amadurecer a tecnologia, também deve ser demonstrada vontade política para dedicar o tempo e os recursos necessários ao desenvolvimento. Simplificando, a dificuldade mundial no desenvolvimento da energia do hidrogénio omnipresente e sustentável é descobrir como criar de forma mais económica a cadeia de “oferta e procura”, peça por peça. |
| 3. | Maior resistência e eficiência energética em comparação aos combustíveis fósseis A tecnologia de célula de combustível de hidrogênio fornece uma fonte de energia muito densa e eficiente. De todos os combustíveis comuns, o hidrogénio tem o maior conteúdo energético. O hidrogénio gasoso e líquido de alta pressão tem uma densidade de energia volumétrica comparável à do gás natural e cerca de três vezes a densidade de energia gravimétrica (cerca de 120 MJ/kg) do GNL e do diesel. | Custo de Matérias-Primas Como metais preciosos como irídio e platina são frequentemente necessários como catalisadores em alguns tipos de eletrolisadores de água e células de combustível, o custo inicial das células de combustível pode ser alto. Algumas pessoas abstiveram-se de investir na tecnologia de células de combustível de hidrogénio devido ao seu custo exorbitante. Para tornar as células de combustível de hidrogénio uma fonte de combustível prática para todos, estas despesas devem ser reduzidas. |
| 4. | Altamente eficiente quando comparado a outras fontes de energia Em comparação com muitas outras fontes de energia, incluindo muitas opções de energia verde, as células a combustível de hidrogênio são mais eficientes. Com esta eficiência de combustível, mais energia pode ser produzida para cada quilo de combustível utilizado. Por exemplo, a eficiência da geração de eletricidade usando usinas convencionais baseadas em combustão varia de 33 a 35%, enquanto as células a combustível de hidrogênio podem atingir até 65%. Da mesma forma, as células de combustível de hidrogénio nos automóveis reduzem o consumo de combustível em 50%, ao mesmo tempo que utilizam 40-60% da energia contida no combustível. | Questões Regulamentares Obstáculos também envolvem questões jurídicas sobre a estrutura que especifica os modelos de implantação comercial. Na ausência de quadros regulamentares bem definidos que facilitem a compreensão da base de custos e receitas, os empreendimentos comerciais podem encontrar dificuldades em chegar a uma decisão de investimento financeiro (FID). |
| 5. | Conveniente para transporte pesado e trens Como a propulsão a hidrogénio ainda é relativamente nova, o transporte pesado e as ferrovias são duas indústrias para as quais pode ser prático utilizá-la imediatamente. Se baterias elétricas fossem usadas no lugar do motor de combustão nestes veículos, as baterias precisariam ser muito grandes, pesadas e levariam muito tempo para carregar. Por outro lado, o hidrogénio apresenta os benefícios de um sistema de propulsão mais compacto, reabastecimento rápido e uma longa autonomia. Pode ser cobrado nos cais das rodovias mais utilizadas pelas frotas de veículos pesados, sem necessidade de construção de rede capilar de distribuição, ou em todas as principais estações ferroviárias. | Custo total Neste momento, as células de combustível de hidrogénio são mais caras por unidade de energia do que outras fontes de energia, tais como painéis solares. Embora o hidrogénio seja mais eficiente depois de criado, o custo é agora uma barreira à sua utilização generalizada. Isso pode mudar à medida que a tecnologia avança. A adoção generalizada é atualmente improvável devido ao impacto desta despesa nas despesas futuras, como o custo dos automóveis movidos a hidrogénio. A utilização de células a combustível de hidrogênio é mais cara do que a utilização de outras fontes de energia devido à complexidade do processo de fabricação do combustível de hidrogênio. Os gestores de frotas devem garantir que as poupanças substanciais de mão-de-obra em relação ao ácido-chumbo compensam os custos de infra-estruturas e de combustível de hidrogénio ao decidirem qual a fonte de energia a incluir nos equipamentos de movimentação de materiais. |
| 6. | Usado para alimentar naves espaciais O poder e a eficiência da energia do hidrogênio tornam-no o combustível perfeito para naves espaciais. Devido ao seu imenso poder, as naves espaciais podem ser rapidamente lançadas em missões de exploração. É também a fonte de energia mais segura para uma tarefa que requer muita energia. Na realidade, a energia do hidrogénio é três vezes mais poderosa do que o combustível derivado de combustíveis fósseis como a gasolina. Idealmente, isto significa usar menos hidrogénio para terminar uma tarefa enorme. Além disso, fornece força motriz para veículos, barcos, automóveis e aplicações de células de combustível estacionárias ou portáteis. O fato de o armazenamento de hidrogênio em tanques criogênicos ou de alta pressão ser essencialmente impossível é uma desvantagem do uso de hidrogênio em automóveis. | Armazenamento de hidrogênio O hidrogénio requer armazenamento e transporte mais sofisticados do que os combustíveis fósseis. Isto sugere que a utilização de células de combustível de hidrogénio como fonte de energia pode implicar despesas adicionais. Embora o hidrogênio possa ser mantido na forma líquida em temperaturas criogênicas ou como gás em tanques de alta pressão, ele só pode ser mantido na forma gasosa para uso em células de combustível de empilhadeiras. A energia é perdida durante o processo de armazenamento de hidrogênio usando qualquer um dos métodos. Cerca de 13% da energia total do hidrogénio deve ser utilizada para comprimi-lo; e liquefazê-lo para perder aproximadamente 40% de sua energia. Os metais podem sofrer corrosão se o gás hidrogênio conseguir escapar do seu confinamento. Conseqüentemente, isso pode fazer com que esses metais contaminados se tornem quebradiços e com maior probabilidade de quebrar. As empresas que actualmente utilizam energia a hidrogénio têm duas opções: se necessitarem de maiores quantidades de combustível, devem construir uma central ou podem receber gás hidrogénio através de reboques tubulares. |
| 7. | Tempos de carregamento rápidos Quando comparado com veículos eléctricos alimentados por bateria, o tempo de carregamento das unidades de energia com células de combustível de hidrogénio é visivelmente mais rápido. É comparável ao dos automóveis tradicionais com motor de combustão interna (ICE). As células de combustível de hidrogênio podem ser recarregadas em menos de cinco minutos, mas os veículos elétricos precisam de muitas horas para serem totalmente carregados. Devido aos seus tempos de carregamento rápidos, os carros movidos a hidrogénio oferecem o mesmo nível de liberdade que os automóveis normais. | Infraestrutura Dado que os combustíveis fósseis são utilizados há muitos anos, a infra-estrutura necessária para fornecer esta energia já existe. Embora se preveja que o reabastecimento do início ao fim seja utilizado para aplicações de longa distância, como as dos camiões de entrega e dos veículos pesados, a adopção generalizada da tecnologia de células de combustível de hidrogénio para aplicações automóveis exigiria novas infra-estruturas de reabastecimento para apoiá-lo. |
| 8. | Sem poluição sonora Ao contrário de outras fontes de energia renováveis, como a energia eólica, as células de combustível de hidrogénio não causam poluição sonora. Isto implica que os veículos movidos a hidrogénio são muito mais silenciosos do que aqueles com motores de combustão interna tradicionais, tal como os automóveis eléctricos. | Altamente inflamável Dado que o hidrogénio é um combustível muito combustível, as preocupações de segurança são razoáveis. Gases contendo hidrogênio queimam no ar em concentrações entre 4 e 75%. |
| 9. | O hidrogênio é uma fonte de energia flexível e limpa que pode ajudar nos planos de energia com zero carbono Como tudo o que é produzido durante a operação de uma célula a combustível de hidrogênio é calor e água, ela é uma fonte de energia intrinsecamente limpa. A produção de hidrogênio não requer muita terra, ao contrário da energia hidrelétrica ou do biocombustível. A NASA tem investigado o uso do hidrogênio como recurso e até usado a água criada como subproduto para fornecer água potável aos astronautas. Isto demonstra que as células de combustível de hidrogénio são uma excelente alternativa ao carvão, ao gás natural e à energia nuclear, uma vez que são fontes de combustível não tóxicas e também mais fáceis de obter. Ao equilibrar os seus modos de fornecimento erráticos com as exigentes necessidades do utilizador final, a produção, o armazenamento e a utilização de hidrogénio desempenharão um papel vital na promoção do desenvolvimento de fontes de energia renováveis e na prevenção da necessidade de grandes investimentos iniciais na modernização das infra-estruturas da rede. | A energia do hidrogênio não consegue sustentar a população Embora o hidrogénio seja abundante, a sua utilização generalizada é restringida pelo custo da sua extracção. Você entende que é difícil mudar o quo existente. O planeta ainda é movido por energia de combustíveis fósseis. Além disso, não existe um quadro em vigor para garantir energia de hidrogénio acessível e sustentável para os proprietários típicos de automóveis no futuro. Mesmo que o hidrogénio se tornasse amplamente disponível neste momento, levaria anos até que substituísse outras fontes de energia, uma vez que os carros e as estações de serviço teriam de ser modificados para cumprir os regulamentos relativos ao hidrogénio. Isso custaria uma quantia significativa de dinheiro. Dado que a energia do hidrogénio está amplamente disponível e os seus efeitos são na sua maioria ignorados, o hidrogénio é de facto um recurso renovável. Para separar o hidrogénio do oxigénio, no entanto, as empresas que o produzem necessitarão de fontes de energia não renováveis adicionais, tais como combustíveis fósseis como o carvão, o gás natural e o petróleo. A adopção da energia do hidrogénio poderia ajudar-nos a reduzir a nossa dependência excessiva dos combustíveis fósseis, mas seria difícil eliminá-la do sistema. |
| 10. | Sem poluição visual Embora algumas fontes de energia de baixo carbono, incluindo a energia eólica e biocombustível centrais eléctricas, podem ser feias, as células de combustível de hidrogénio requerem menos área, pelo que há também menos poluição visual. | |
| 11. | Renovável e prontamente disponível O elemento mais abundante no universo, o hidrogénio é particularmente abundante e renovável, tornando-o ideal para as nossas futuras exigências de emissões zero de carbono no fornecimento combinado de calor e energia. mesmo com as dificuldades de extraí-lo da água. | |
| 12. | Ideal para uso em áreas remotas O hidrogénio produzido localmente e armazenado poderá revelar-se um substituto viável para a electricidade e o aquecimento baseados no gasóleo em locais distantes, desde que as condições locais o permitam. Isto não só diminuiria a necessidade de transporte de combustível, mas também melhoraria a qualidade de vida das pessoas que residem em áreas remotas, fornecendo combustível livre de poluentes e derivado de um recurso natural facilmente acessível. | |
| 13. | Emissões quase zero Porque as células a combustível de hidrogênio não liberam gases de efeito estufa para a atmosfera como fazem as fontes de combustíveis fósseis, a poluição é reduzida e a qualidade do ar é melhorada. | |
| 14. | Democratização do Fornecimento de Energia A dependência de um país dos combustíveis fósseis pode ser diminuída com a utilização de células de combustível de hidrogénio, o que contribuirá para a democratização global da energia e das fontes de energia. Muitas nações que agora dependem da disponibilidade de combustíveis fósseis ganharão com esta independência melhorada. Naturalmente, quando a oferta diminuir, isso também evitará a questão do aumento dos preços dos combustíveis fósseis. | |
| 15. | Reduz pegadas de carbono As células de combustível de hidrogénio têm emissões quase nulas, o que significa que, quando estão em utilização, não têm a pegada de carbono dessa embalagem foi reduzida em. |
Conclusão
Resumindo, a energia do hidrogénio oferece vários benefícios e desvantagens. O hidrogénio pode ser uma fonte de energia limpa e renovável, mas antes de ser amplamente utilizado, os seus custos de produção e armazenamento devem ser reduzidos.
Na sua forma atual, a energia do hidrogénio não é prática devido aos elevados custos e à falta de infraestruturas.
No entanto, este domínio está a ganhar cada vez mais atenção e está a ser atribuído financiamento para resolver as suas dificuldades. Por exemplo, a União Europeia está a financiar iniciativas comparáveis a estas com 5.2 mil milhões de dólares, e os Estados Unidos acabaram de prometer 52.5 milhões de dólares para o desenvolvimento do hidrogénio.
Os governos de todo o mundo poderão utilizar o hidrogénio como fonte de energia sustentável e acessível no futuro, se assim o desejarem.
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Um ambientalista apaixonado de coração. Redator líder de conteúdo na EnvironmentGo.
Eu me esforço para educar o público sobre o meio ambiente e seus problemas.
Sempre foi sobre a natureza, devemos proteger, não destruir.